Kulki ceramiczne z azotku krzemu są podstawowymi elementami walcowaniami hybrydowych łożysk ceramicznych (stalowe pierścienie biegowe + kulki ceramiczne ceramicznym) oraz pełnych ceramicznymi łożyskami.
W porównaniu z tradycyjnymi kulami stalowymi łożyskami, kule ceramiczne z azotku krzemu charakteryzują się niską gęstością (tylko 40% stali), wysoką twardością, wysokim modułem sprężystości i niskim współczynnikiem tarcia, a także doskonałą odpornością na korozję i izolacją elektryczną.
W trudnych warunkach, takich jak wysokie prędkości, wysokie temperatury, korozja, brak smarowania i zakłócenia magnetyczne, kulki ceramiczne z azotku krzemu mogą znacząco poprawić prędkość ograniczającą, żywotność i niezawodność łożysk.
| Testowy element | Jednostka | Zakres indeksu |
| Materiał | – | Si₃N₄ |
| Gęstość | g/cm³ | 3.2 |
| Twardość Vickersa (HV10) | kgf/mm² | 1400-1500 |
| Wytrzymałość zgięcia | MPa | ≥700 |
| Wytrzymałość na ściskanie | MPa | ≥2800 |
| Wytrzymałość pękań | MPa·m¹/² | ≥6,5 |
| Moduł sprężystości | GPa | 310 |
| Ratio Poissona | – | |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej (20–800°C) | ×10⁻⁶ /K | 3.2 |
| Przewodność cieplna | W/(m·K) | 20 |
| Zalecana maksymalna temperatura pracy (powietrze) | °C | 1200 |
| Przenikalność magnetyczna | – | 0 (niemagnetyczny) |
| Nominalna średnica (mm) | Wspólne oceny | Zastosowanie |
| 1.588（1/16″） | G3、G5 | Łożyska miniaturowe |
| 2.381（3/32″） | G3、G5 | Łożyska przyrządów |
| 3.175（1/8″） | G3、G5 | Elektryczne wrzeciona o dużych prędkościach |
| 4.762（3/16″） | G5、G10 | Łożyska wrzeciona w obrabiarkach |
| 6.350（1/4″） | G5、G10 | Łożyska piast samochodowych |
| 7.938（5/16″） | G5、G10 | Przemysłowe łożyska pomp |
| 9.525（3/8″） | G10, G16 | Duże łożyska silnika |
| 12.700（1/2″） | G10, G16 | Łożyska turbiny wiatrowej |
| 15.875（5/8″） | G16 | Łożyska do ciężkich maszyn |
| 19.050（3/4″） | G16 | Łożyska sprzętu górniczego |
| 25.400（1″） | G16 | Duże łożyska specjalnego przeznaczenia |
Inne rozmiary imperialne lub metryczne są dostępne na życzenie.
| Ocena | Zmiana średnicy kulki (Vdws) | Błąd sferyczny (odchylenie sferyczne) | Chropowatość powierzchni (Ra) |
| G3 | ≤0,08 μm | ≤0,08 μm | ≤0,010 μm |
| G5 | ≤0,13 μm | ≤0,13 μm | ≤0,014 μm |
| G10 | ≤0,25 μm | ≤0,25 μm | ≤0,020 μm |
| G16 | ≤0,40 μm | ≤0,40 μm | ≤0,025 μm |
| G20 | ≤0,50 μm | ≤0,50 μm | ≤0,032 μm |
Uwaga: klasy G3 do G5 nadają się do precyzyjnych łożysk o ultrawysokich prędkościach; klasy G10 do G16 są odpowiednie dla łożysk przemysłowych ogólnego przeznaczenia; a klasa G20 jest stosowana do zastosowań o niskiej precyzji.
1. Niska gęstość (3,20 g/cm³) i niska siła odśrodkowa znacząco zmniejszają obciążenie wywierane przez elementy toczące się na pierścienie podczas pracy z dużą prędkością, pozwalając na wyższe maksymalne prędkości pracy (do 1,5 razy wyższe niż w przypadku stalowych łożysk kulkowych).
2. Niezwykle wysoka twardość (HV 1400–1500), doskonała odporność na zużycie, dobra stabilność wymiarowa oraz wysoka precyzja zachowania po długotrwałej eksploatacji.
3. Wysoki moduł sprężystości (ok. 310 GPa), wysoka sztywność i minimalne odkształcenia, co czyni go odpowiednim dla precyzyjnych wrzecion wymagających wysokiej sztywności.
4. Niski współczynnik tarcia i dobre właściwości samosmarujące, umożliwiające krótkotrwałą pracę przy minimalnym lub żadnym smarowaniu.
5. Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej (ok. 3,2×10⁻⁶ /K); minimalny wpływ wzrostu temperatury roboczej na prześwit łożysk; doskonała stabilność termiczna.
6. Odporność na wysokie temperatury: Może działać stabilnie przez dłuższy czas w temperaturach poniżej 800°C, znacznie przekraczając limit stali nośnej (około 150°C).
7. Odporność na korozję: Odporna na kwasy, zasady, wodę morską i różne media chemiczne; Odpowiednia do środowisk korozyjnych, takich jak pompy chemiczne i zastosowania morskie.
8. Izolacja elektryczna: rezystancyjność objętościowa > 10¹⁴ Ω•cm; skutecznie zapobiega elektroerozji (erozji iskrowej); odpowiednia do zastosowań takich jak silniki o zmiennej częstotliwości i transport kolejowy.
9. Niemagnetyczny: Nie zakłóca magnetycznie wrażliwego sprzętu, co czyni go odpowiednim do zastosowań medycznych lub precyzyjnych, takich jak aparaty MRI czy systemy lewitacji magnetycznej.
10. Długa żywotność zmęczeniowa: W hybrydowych łożyskach ceramicznych wytrzymałość styku kulek z azotku krzemu może być 3 do 5 razy dłuższa niż w kulkach stalowych.
1. Łożyska wrzeciona do obrabiarki o dużych prędkościach (wrzeciona elektryczne, wrzeciona do grawerowania).
2. Łożyska dla komponentów silników lotniczych i żyroskopów.
3. Łożyska turbosprężarek samochodowych, łożysk piast kół oraz łożyska silników napędowych dla pojazdów o nowej energii.
4. Łożyska głównych wałów turbin wiatrowych oraz łożyska typu yaw.
5. Łożyska do pomp chemicznych, pomp odpornych na korozję oraz pomp do wody morskiej.
6. Łożyska do urządzeń próżniowych (smarowanie bez oleju).
7. Łożyska do silników trakcyjnych w transporacji kolejowej (przeciwelektryczne przeciwdziałanie erozji).
8. Łożyska do urządzeń półprzewodnikowych i precyzyjnych instrumentów (niemagnetycznych, o niskich drganiach).
9. Łożyska napędowe do pieców wysokotemperaturowych i urządzeń do obróbki cieplnej.
